[发明专利]非本征型光纤法珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明为非本征型光纤珐珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置及其使用方法，涉及PID控制方式和光纤声发射传感器领域。

背景技术

光纤传感器具有体积小、灵敏度高、高频响应优良、抗腐蚀、抗电磁干扰及绝缘性好等优点，在物理和化学参数的测量领域得到广泛应用。近些年基于光纤传感技术的水听器，大型建筑健康状态检测及电力设备局部放电监测等方面的应用报道也较为活跃。其中，膜片耦合方式的非本征光纤法珀声发射传感器用于油浸式设备的局部放电的在线监测就是典型应用之一，该测试方式也被IEEE标准列入油浸式变压器局放监测标准之中。

目前报道所述的膜片耦合方式的非本征法珀传感器的结构比较复杂，其解调方式主要采用基于正交工作点的强度解调方式。但是，强度解调的正交工作点容易受到环境温度影响产生漂移；另外，当传感器置于液体介质中时，其入液面深度变化时，传感器受到不同的静压力作用也会使预先设置的工作点发生改变。因而，周围环境综合物理场的影响造成传感器正交工作点的漂移大大影响了传感器工作的稳定性，制约了其在工业领域中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前非本征型法珀声发射传感器的结构复杂、以及该传感器在偏离稳态工作点后，无法对稳态工作点进行有效动态补偿，从而影响非本征型法珀声发射传感器的稳定性的问题，本发明提供非本征型光纤珐珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置及其使用方法，本发明的技术方案为：

非本征型光纤法珀声发射传感器包括石英膜片、支撑结构和光纤插芯，圆形的石英膜片粘贴于圆筒状的支撑结构的两个底面中的一面，光纤插芯通过支撑结构的另一面插入支撑结构内，且所述光纤插芯与支撑结构同轴，所述光纤插芯的直径与支撑结构的内径相等，光纤插芯的末端、石英膜片和支撑结构的内侧壁形成非本征型光纤法珀腔。

含有所述非本征型光纤法珀声发射传感器的超声波检测装置的使用方法包括以下步骤：

步骤一、DFB激光器作为光源，在DFB激光器控制系统的控制下输出单模光源，该单模光源经过光电耦合器入射到非本征型光纤法珀声发射传感器，数字信号处理器采集获得非本征型光纤法珀声发射传感器反馈的光信号，同时利用示波器采集非本征型光纤法珀声发射传感器反馈的光信号获得该光信号的光谱谱线，将该光光谱上峰值与相邻的最低值之间的平均值所在点确定为非本征型光纤法珀声发射传感器的标准静态工作点，该标准静态工作点对应的控制电压为非本征型光纤法珀声发射传感器标准静态工作点的控制电压V_s；

步骤二、将非本征型光纤法珀声发射传感器置于液体介质中，采集外界动态声发射信号，在采集过程中，数字信号处理器根据步骤一获得的标准静态工作点控制电压和数据采集卡采集的信号发送控制信号给，进而控制DFB激光器输出激光的波长，使非本征型光纤法珀声发射传感器工作在标准静态工作点，当非本征型光纤法珀声发射传感器的实际工作点偏离标准静态工作点时，通过DFB激光器控制系统调整DFB激光器发射激光的中心波长，对非本征型光纤法珀声发射传感器的标准静态工作点进行动态调整。

步骤二中，对非本征型光纤法珀声发射传感器7的标准静态工作点进行动态调整是由以下步骤实现的：

步骤二一、DFB激光器控制系统11确定含有非本征型光纤法珀声发射传感器的超声波检测装置的标准静态工作点，得到标准静态工作点控制电压V_s；